JP2726519B2 - 産業廃棄物溶融炉における溶融スラグ排出路の詰り解消法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、炉内に高温炉床を炭素系可燃物質により形
成し、 前記高温炉床から流下する溶融スラグを、炉底部に接
続した排出路から回収し、 前記排出路における溶融スラグの高粘度化又は固化に
よる詰りを、加熱手段による溶融スラグの加熱低粘度化
により解消する方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、上記加熱手段として、鉄パイプで酸素ガスを吹
出して、鉄パイプ先端の酸化により発熱するように構成
したものを使用し、排出路のスラグ詰りが生じると、作
業者が手で鉄パイプを排出路に挿入して、鉄パイプ先端
の酸化熱及び溶融鉄による流動性向上効果で高粘度化ス
ラグ又は固化スラグを加熱溶流させていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、作業能率性、安全性において問題があった。
つまり、 （イ） 作業全てが人力によるものであり、鉄パイプの
消費に伴う交換が必要なため、一般に１回の詰り解消作
業に30分程度の作業時間を要し、作業能率面から改良の
余地があり、かつ、作業が重労働であり、作業性におい
ても改良の余地があり、 （ロ） 作業者が排出路に近付かねばならないために飛
散する高温の酸化鉄や溶融スラグにより火傷等の危険性
があり、また、誤って炉壁や耐火レンガなどの炉構造物
を鉄パイプで溶損する危険性があり、安全性において改
良の余地があった。

本発明の目的は、排出路のスラグ詰り解消を、短時間
で容易に、かつ、人身事故や炉構造物の溶損が無い状態
で実行できるようにする点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特徴手段は、 排出路の高粘度化もしくは固化した溶融スラグを低粘
度化するための加熱手段として、燃料を高濃度酸素ガス
供給で燃焼させると共に、水冷ジャケットにより焼損を
防止するように構成したバーナを使用し、 前記バーナを駆動装置により前記排出路に接近した加
熱作用位置と、前記排出路から離れた非作用位置とに移
動操作自在に設置し、 前記排出路のスラグ詰りを解消する時にだけ、前記バ
ーナを前記駆動装置で前記加熱作用位置に移動させると
共に燃焼させることにあり、その作用効果は次の通りで
ある。

〔作 用〕

燃料を高濃度酸素ガスで燃焼させることにより極めて
高温の火炎が得られるバーナを加熱手段として使用する
から、高粘度化もしくは固化した溶融スラグを短時間で
十分に低粘度化して、スラグ詰りを迅速に解消できる。

バーナを駆動装置により加熱作用位置に移動操作でき
るから、バーナのセットを容易迅速に実行できると共
に、遠隔操作により人身事故の無い状態で、炉構造物の
溶損の無い適正な加熱作用位置に確実にバーナをセット
できる。

バーナを駆動装置により排出路から離れた非作用位置
に移動操作できるから、バーナの熱による破損を十分に
抑制でき、しかも、水冷ジャケットによりバーナの焼損
を防止できるようにしてあるから、高温に晒される加熱
作用位置においてもバーナの熱による破損を十分に抑制
でき、全体としてバーナの補修がほとんど不要になる。

要するに、バーナの移動操作を駆動装置により容易迅
速に実行できるようにすると共に、高温の火炎で迅速に
溶融スラグを低粘度化できるようにし、さらに、バーナ
の補修を不要にすることによって、１回の詰まり解消作
業に要する作業時間を前述従来技術の半分である15分程
度に短縮できて、作業能率を大幅に向上でき、かつ、詰
り解消作業を容易に実行できて、作業性を十分に向上で
き、そして、人身事故や炉構造物溶損を無くすことがで
きて、安全性を十分に向上できた。

〔発明の効果〕

その結果、作業能率、作業性、安全性の全てにおいて
一段と優れた、高温炉床型式の産業廃棄物溶融炉におけ
る溶融スラグ排出路の詰り解消法を確立できた。

〔実施例〕

次に、第１図乃至第３図により実施例を示す。

先ず、設備の構成を説明する。

竪型炉（１）の上下中間位置に、産業廃棄物及び炭素
系可燃物質を投入するホッパー（２）を、二重ダンパー
（３）を介して連通させて、水冷ジャケット（1a）付の
炉下部の内部に、ホッパー（２）からの炭素系可燃物質
により高温炉床（Ａ）を形成すると共に、高温炉床
（Ａ）の上部に産業廃棄物の充填層（Ｂ）を形成するよ
うに構成してある。給気ブロア（４）からの燃焼用空気
を高温炉床（Ａ）に供給するノズル（５）、及び、点火
用バーナ（７）を炉下部に付設してある。

炉（１）の上部を燃焼排ガス用上昇流路（８）とし、
その上昇流路（８）の下部に給気ブロア（４）からの空
気を後燃焼用として供給する羽口（９）を接続し、上昇
流路（８）に排塵回収用サイクロン（10）と排気ブロア
（16）をダクト（11）により接続してある。

炉底部に溶融廃棄物の排出路（12）を横向きで接続し
て、高温炉床（Ａ）で溶融した産業廃棄物を回収できる
ように構成すると共に、炉底部を開放する蓋体（13）
を、台車（14）に取付けたジャッキー（15）で開閉自在
に設けてある。

蓋体（13）と水冷ジャケット（1a）の間を埋めて炉内
底部を形成する充填材（６）を設け、炉底部のシール及
び断熱を施すと共に、炉内底面を排出路（12）の底面に
滑らかに連なった傾斜面にして、溶融スラグが円滑に流
出するようにしてある。

排出路（12）形成用耐火物（17）を内張りした水冷ジ
ャケット付の筒体（18）を、炉下部に脱着自在に嵌合し
てフランジ部（19）でボルト連結し、出滓口形成用カセ
ットの耐久性向上、及び、カセット交換による補修性向
上を図ってある。

排出路（12）の外側を覆う出滓フード（20）を、炉下
部にフランジ部（19）で脱着自在にボルト連結し、排出
路（12）からのスラグを自重流下で回収する第１開口
（21）、排出路（12）から飛出す塊状物を落下回収する
第２開口（22）を出滓フード（20）に形成し、第２開口
（22）を第１開口（21）に対して排出路（12）とは反対
側に配置して、スラグと塊状物の落下位置の相違を利用
し、スラグと塊状物を分別して回収するように構成して
ある。

第１開口（21）にスラグ回収装置（23）をダクト（2
4）で接続し、第２開口（22）に塊状物回収装置（25）
をダクト（26）で接続し、出滓フード（20）内への外気
流入を抑制できるように構成し、出滓フード（20）に接
続した排気管（27）を排気ブロア（16）に接続し、炉内
高温ガスを出滓フード（20）から排気管（27）に送っ
て、出滓フード（20）内をスラグの流動性低下抑制に十
分な高温に維持できるように構成してある。また、断熱
用耐火物（28）を出滓フード（20）に内張りして、より
十分な保温を図ってある。

出滓フード（20）のうち塊状物を受止めるシュート部
分（29）を水冷ジャケットで冷却して、出滓フード（2
0）の耐久性を向上させてある。

スラグ回収装置（23）は、スラグを空気で徐冷するも
の、あるいは、スラグを水で急冷するものなどであり、
塊状物回収装置（25）は水冷型や空冷型である。

排出路（12）の溶融スラグ流動状態を監視するための
テレビカメラ（30）、排出路（12）の温度を検出するた
めの赤外線放射温度計（31）、排出路（12）の溶融スラ
グを加熱するためのバーナ（32）、排出路（12）の詰り
を突き崩すためのメカニカルクリーナ（33）を出滓フー
ド（20）に取付けてある。

バーナ（32）を出滓フード（20）の貫通部でシール材
（34）により摺動自在に支持すると共に、支持部材（3
5）で出滓フード（20）に取付けたエアーシリンダ（3
6）のピストンロッドにホルダー（37）で連結し、バー
ナ（32）をエアーシリンダ（36）によって排出路（12）
に接近した加熱作用位置と、排出路（12）から離れた非
作用位置とに遠隔操作で移動自在に取付けてある。

バーナ（32）を形成するに、第３図に示すように、多
重管構造にして、内側燃料路（38）、外側燃料路（3
9）、内側冷却ジャケット（40）、酸素路（41）、外側
冷却ジャケット（42）を、前者ほど中心側に位置する状
態で形成してある。

LPGなどのガス燃料を供給する第１及び第２燃料供給
路（43），（44）を内側燃料路（38）と外側燃料路（3
9）に各別に接続し、純酸素ガス等の高純度酸素ガスを
供給する酸素供給路（45）を酸素路（41）に接続し、内
側燃料路（38）に接続した第１燃料ノズル（46）と、外
側燃料路（39）に接続した複数の第２燃料ノズル（47）
からガス燃料を噴出させると共に、酸素路（41）に接続
した複数の酸素ノズル（48）から高濃度酸素ガスを噴出
させ、ガス燃料と高濃度酸素ガスの先混合による燃焼に
よって、2000℃以上の高温火炎を形成できるように構成
してある。

第１及び第２燃料供給路（43），（44）夫々に流量調
節弁（V₁），（V₂）を設け、第１燃料ノズル（46）と第
２燃料ノズル（47）との流量比を調節することによっ
て、適切な火炎形状が得られるように構成してある。ま
た、酸素供給路（45）に流量調節弁（V₃）を設けて、完
全燃焼に足る酸素ガスを供給できるように構成してあ
る。

内外冷却ジャケット（40），（42）どうしをバーナ先
端側の連通路（49）で接続し、外側冷却ジャケット（4
2）に冷却水供給路（50）を、かつ、内側冷却ジャケッ
ト（42）に排水路（51）を接続し、冷却ジャケット（4
0,42）によりバーナ（32）の焼損を防止できるように構
成してある。

バーナ後端の石英ガラス（52）、内側燃料路（38）、
第１燃料ノズル（40）を介して火炎からの紫外線を捕捉
する火炎検知器（53）をバーナ後端に設け、火炎検知器
（53）からの情報によりバーナ失火時に制御器（Ｃ）に
より燃料遮断弁（V₄）が自動的に閉じて、未燃のガス燃
料放出を確実に防止できるように構成してある。

メカニカルクリーナ（33）を形成するに、出滓フード
（20）に取付けたエアーシリンダ（36）により突き崩し
用ロッド（55）を、排出路（12）に挿入した作用位置
と、排出路（12）から離れた非作用位置とに遠隔操作で
移動自在に取付けてある。

次に、排出路（12）の詰り解消法を説明する。

炉（１）内に高温炉床（Ａ）を炭素系可燃物質で形成
して、高温炉床（Ａ）から流下する溶融スラグを排出路
（12）から回収し、その排出路（12）での溶融スラグ流
動状態をテレビカメラ（30）と赤外線放射温度計（31）
で監視する。

排出路（12）における溶融スラグの高粘度化もしくは
固化による詰りを検知又は予知すると、バーナ（32）を
エアーシリンダ（36）の遠隔操作で非作用位置から加熱
作用位置に移動させ、ガス燃料と酸素ガスを噴出させ
て、炉からの熱でバーナ（32）を点火し、バーナ（32）
による加熱で溶融スラグを低粘度化して、排出路（12）
の詰りを解消する。この時、流量調節弁（V₁），（V₂）
による火炎の形状調節で耐火物（17）などに火炎が当た
らないようにして、炉構造物の焼損を防止する。

バーナ（32）による加熱だけでは排出路（12）の詰り
を十分に解消できない場合には、遠隔操作でメカニカル
クリーナ（33）を作動させ、排出路（12）に詰ったもの
を突き崩して、詰りを解消する。

詰りを解消する時以外にはバーナ（32）及びメカニカ
ルクリーナ（33）を非作用位置に引退させ、バーナ（3
2）とメカニカルクリーナ（33）の焼損を防止する。

〔別実施例〕

次に別実施例を説明する。

ホッパー（２）から投入される産業廃棄物は、例えば
下水汚泥、タイヤ屑、都市ゴミ焼却灰、廃触媒など各種
の産業廃棄物あるいはその中間処理物であり、また、炭
素系可燃物質は、例えば、コークス、無煙炭等の煉炭、
黒鉛電極屑等である。

出滓部の具体構造は適宜変更可能であり、例えば出滓
フード（20）を外部開放されたものに構成したり、出滓
フード（20）を省略して、バーナ（32）及びそれに対す
るエアーシリンダ（36）等をスタンドに取付けてもよ
い。

バーナ（32）の型式、燃料の種類、高濃度酸素ガスの
酸素濃度等は適当に変更できる。例えば第４図及び第５
図に示すように、筒状のバーナ本体（55）の内部に３本
のバーナノズル（57）を設け、バーナノズル（57）夫々
に、鉄粉と酸素ガスの混合物を噴出する主燃料噴出路
（58）、LPGなどのガス燃料と酸素ガスの混合物を噴出
する補助燃料噴出路（59）、冷却ジャケット（60）を形
成し、主燃料噴出路（58）夫々に、鉄粉と高濃度酸素ガ
スの混合物を供給する燃料供給路（61）を接続し、補助
燃料噴出路（59）を補助燃料供給路（63）と補助酸素供
給路（64）に接続し、冷却ジャケット（60）を冷却水供
給路（65）と排水路（66）に接続し、酸化熱で加熱する
ための鉄粉を燃料とするバーナ（32）を形成してもよ
い。また、バーナ（32）に点火具を設けてもよく、鉄粉
以外の還元剤やLPG以外のガス燃料、その他を燃料にし
てもよい。

バーナ（32）を移動操作するための手段は、流体圧式
や電動式などの公知各種のものから選定でき、それらを
駆動装置（36）と総称する。

メカニカルクリーナ（33）の具体構成は適当に変更で
き、また、メカニカルクリーナ（33）を省略してもよ
い。

排出路（12）の詰りを検知又は予知するための手段は
適当に変更でき、公知の各種機器又は目視のいずれでも
よい。

バーナ（32）やメカニカルクリーナ（33）の操作位置
は不問である。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
為に符号に記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施例を示し、第１図は
炉の全体概念図、第２図は出滓部の詳細図、第３図はバ
ーナの詳細図である。 第４図及び第５図は本発明の別実施例を示し、第４図は
バーナの概略図、第５図はバーナの部分詳細図である。 （１）……炉、（12）……排出路、（32）……バーナ、
（36）……駆動装置、（40,42），（60）……水冷ジャ
ケット。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉（１）内に高温炉床（Ａ）を炭素系可燃
   物質により形成し、 前記高温炉床（Ａ）から流下する溶融スラグを、炉底部
   に接続した排出路（12）から回収し、 前記排出路（12）における溶融スラグの高粘度化等によ
   る詰りを、加熱手段による溶融スラグの加熱低粘度化に
   より解消する方法であって、 前記加熱手段として、燃料を高濃度酸素ガス供給で燃焼
   させると共に、水冷ジャケット（40,42），（60）によ
   り焼損を防止するように構成したバーナ（32）を使用
   し、 前記バーナ（32）を駆動装置（36）により前記排出路
   （12）を接近した加熱作用位置と、前記排出路（12）か
   ら離れた非作用位置とに移動操作自在に設置し、 前記排出路（12）のスラグ詰りを解消する時にだけ、前
   記バーナ（32）を前記駆動装置（36）で前記加熱作用位
   置に移動させると共に燃焼させる産業廃棄物溶融炉にお
   ける溶融スラグ排出路の詰り解消法。